机场水泥混凝土道面状况指数两层次分区方法及适应性

针对目前机场水泥混凝土道面采用"部位→区域→单元"三层次分区计算道面状况指数(PCI)方法的复杂性,提出了机场水泥混凝土道面"部位→区域"两层次分区方法并分析了该方法的适用性.利用6个机场55个区域的实际病害信息,通过两层次分区方法计算区域PCI,并采用单因素方差分析方法计算道面区域所在部位、区域大小、不同机场等因素之间的显著性影响水平.结果表明,利用民用机场水泥混凝土道面两层次分区方法计算得到的区域PCI略小于规范中三层次分区方法的计算值,结果更偏安全;平均偏差仅为1.04,对区域的损坏等级评价基本无影响;部位划分、区域大小、不同机场对计算偏差无显著性影响.两层次分区方法可大大减少道面状况评价的工作量,可推广性强.     

机场道面管理的评价模型

根据我国机场道面的实际状况 ,构建了适用于水泥混凝土道面管理的 4个评价模型———损坏状况评价、结构强度评价、平整度评价和抗滑评价模型 .通过这 4个评价模型 ,可以对机场道面的调查检测数据进行评价分析 ,了解机场道面的整个使用状况 ,为确定养护措施、维修规模提供依据     

机场沥青混凝土道面剩余寿命预测方法研究

道面结构的剩余寿命是机场中长期维护和改造计划编制的基础,对于机场的运营管理和优化决策具有重要意义.基于“道面族”概念的道面状况指数(PCI)预测模型是目前应用广泛且发展得较为成熟的经验回归预测模型.但是,PCI预测模型的传统建模方法是以长期、大量的数据积累为基础的,而我国民用机场的道面评价工作则刚刚开始专业化、制度化,相关数据比较匮乏.因此,通过对道面使用性能衰变规律的研究,利用现有数据资源,以上海虹桥国际机场为依托,通过回归分析建立了沥青混凝土跑道道面的国际平整度指数(IRI)与累计交通量的关系和IRI—PCI关系.以此为基础,构建了机场沥青混凝土跑道道面的PCI预测模型,应用该模型能够较为准确地预测沥青混凝土跑道道面剩余使用寿命.     

机场水泥混凝土道面剩余寿命的预估方法

采纳国际民航组织（ICAO）的建议,根据我国民用机场水泥混凝土道面设计方法的逆过程,建立了机场水泥混凝土道面剩余寿命预估模型,并对模型参数提出了相应的确定方法。该预估模型可以作为机场道面管理系统中道面技术评价的一部分。     

西北戈壁滩机场水泥混凝土道面病害与对策研究

西北戈壁滩机场水泥混凝土道面的病害主要是道面板的冻胀和盐胀现象,通过对冻胀和盐胀产生的机理进行分析,以及对采用道面结构基层类型（水泥稳定砂砾石基层和碎石基层）进行对比,结构层中的粉土是冻胀的主要原因,水泥稳定砂砾石基层中易溶盐是盐胀的主要原因,针对西北戈壁滩机场道面病害现象,提出了采用碎石基层的方法消除冻胀和盐胀的对策。     

基于数据挖掘的民用机场水泥道面维护辅助决策模型

为满足民用机场水泥道面管理系统智能化辅助决策的要求,基于我国26个民用机场水泥道面的356组历史维护决策数据,分析了道面性能属性评价指标间的相关关系,确定了道面状况指数(PCI)、道面等级号(PCN)、板底脱空率和平整度4种道面性能属性评价指标;考虑道面管理者主观需求,提出了可用资金、许用延误、期望效益和工程安全4种管理需求属性,并给出了属性等级及建议划分标准;归纳了8类常用民用机场水泥道面维护措施.在此基础上,采用数据挖掘中的C5.0决策树算法训练了决策树,从而建立了民用机场水泥道面维护辅助决策模型,并开展了评价和应用.评价结果表明,决策模型预测准确性较高;应用案例表明,模型决策结果较为合理,工程应用性较强.     

水泥混凝土道面预防性养护判定标准体系

为了对道面养护管理者提供决策依据,建立了水泥混凝土道面预防性养护判定标准体系.基于路面抗滑性能评价指标与路面状况指数预防性养护标准研究成果,依据水泥混凝土道面衰变过程中平整度-动态荷载相互作用的基本理论,采用导数拐点法与混淆矩阵等模型研究了摩擦系数、道面国际平整度指数、道面破损指数与主导病害单项指标的判定标准.从判断性维度、综合性维度及控制性维度的角度对各个指标的作用与判定原理进行了分析,形成了军用机场水泥混凝土道面预防性养护判定标准体系.水泥混凝土道面预防性养护各项指标判定标准为:摩擦系数(跑道摩阻测试车95 km/h)≥0.41;摩擦系数(跑道摩阻测试车65 km/h)≥0.50;摩擦系数(摆式摩擦仪)≥0.51;国际平整度指数 ≤3.2 m/km;道面破损指数(3％ ～10％);边角剥落率≤35％;表面剥落率≤30％;表面裂缝率≤8％;板间错台率≤0.5％.该标准可为军用机场水泥混凝土道面预防性养护最佳时机的确定提供依据.     

机场水泥混凝土道面早期裂缝机理分析

对机场水泥混凝土道面早期裂缝进行了分类.由于塑性收缩、自生收缩、温度收缩、干燥收缩等导致水泥混凝土道面产生早期裂缝,分析了其产生的原因及危害,为防止水泥混凝土道面早期裂缝提供依据.     

机场水泥混凝土道面加铺层厚度敏感性

为了分析机场水泥混凝土道面加铺层各计算参数的取值对加铺层厚度的影响,采用《军用机场水泥混凝土道面设计规范》(GJB 1278A-2009)的方法对机场水泥混凝土加铺层厚度进行计算分析。研究结果表明:新、旧水泥混凝土道面间的结合系数对加铺层厚度有明显的影响,特别是结合系数从0增大到0.2时,加铺层厚度减少17.98%~47.54%;加铺层厚度随着加铺层道面板尺寸的增大而增大;增加加铺层混凝土强度可以明显减少隔离式双层道面加铺层的厚度,而增加旧道面混凝土强度可以明显减少结合式双层道面加铺层的厚度;在进行机场水泥混凝土道面加铺层设计、施工时,需要综合考虑各结构参数对加铺层厚度的影响。     

机场水泥混凝土道面脱空判定及影响

根据现场实测弯沉数据和理论计算结果,提出了适用于机场水泥混凝土道面的基于HWD(High WeightDeflector)弯沉测试的脱空判定标准.采用三维有限元软件ABAQUS,分析了不同脱空状态对道面荷载应力的影响,并给出了不同脱空程度对道面使用寿命影响的算例.研究表明,水泥混凝土道面板边脱空判定标准为"板边弯沉/板中弯沉>1.8";板角脱空判定标准为"板角弯沉/板中弯沉>3.0";道面脱空严重时,道面板的荷载应力增幅超过250%,道面使用寿命下降迅速;在脱空发展初期时,脱空面积的影响并不显著,随着脱空区域基层反应模量下降,脱空面积影响的显著性迅速增大.     

基于衰变-Markov模型的沥青路面性能预测研究

为解决在路面使用性能各项指标的预测过程中,预测值与实测值间误差波动较大这一问题,采取同济大学孙立军教授提出的标准衰变方程作为预测模型的基础,充分调查浙江省S101省道嘉兴段现有路况,根据收集的公路路面结构、厚度和交通量轴载数据等资料,对其沥青路面性能变化进行预测,即对路面损坏状况指数PCI和行驶质量指数RQI这两个在路面使用性能指数PQI中占较大权重的指标进行预测,继而采用Markov模型对其预测结果进行修正,建立与养护策略相对应的Markov转移矩阵而得到衰变-Markov预测模型,为之后能准确掌握沥青路面使用性能变化趋势并得到合理的养护决策提供可靠依据.     

考虑多种损坏构成特征的沥青路面预防性养护决策方法

由于沥青路面损坏构成的多样性, 相同的路面状况指数(pavement condition index, PCI)可能代表不同的损坏组合. 当多种损坏并存且损坏程度接近时, 用PCI和主导损坏(最严重、扣分最多的路面损坏)难以得到具有针对性的养护对策. 因此, 通过对PCI的深入分析, 明确了主导损坏代表性不足的路段, 以现行预防性养护决策方法为基础, 补充了一种考虑损坏构成特征、更具针对性的决策方法. 以上海城市道路近5年的检测、养护数据为分析基础, 首先利用有序聚类算法将路段按PCI水平分组, 分析了不同阶段路面损坏构成和差异水平; 然后, 针对多种损坏并存且损坏差异不显著的路段, 根据预防性养护的实施效果筛选了能够反映正确预防性养护经验的有效养护路段; 最后, 基于有效养护路段建立并对比分析了2个基于BP(back propagation)神经网络的养护决策模型. 结果表明: 当PCI水平介于优良(84.4~93.0分)时, 不同损坏程度接近, 主导损坏代表性不足; 考虑多种损坏构成特征的BP神经网络模型表现出更高的决策精度, 测试集决策正确率达86.20%, 优于仅考虑主导损坏的模型(58.50%). BP神经网络与传统决策树法结合能够优化沥青路面决策过程, 提高养护对策选取的针对性.     

荒漠地区耐久性沥青路面结构设计指标与路面结构力学分析

通过分析荒漠地区恶劣自然环境下的重荷载交通沥青路面使用状况,采用有限元分析,提出了采用路面性能指数PCI、路表面弯沉与路面车辙作为路面结构的设计指标;得出了荒漠地区耐久性沥青路面结构受力分布.结果表明:不同轴载作用下路表最大竖向变形与轴载近似成线性关系,随着轴载的增大,最大竖向变形逐渐增大;路表最大拉应力以轮轴线呈现对称分布;路面结构层内的剪应力随着深度增加而增大,在距路表5 cm处剪应力达到峰值.研究成果可为荒漠地区耐久性沥青路面选材与结构设计提供科学的理论支撑与技术指导.     

基于灰色系统理论的沥青路面使用性能预测

采用灰色系统理论方法,分别对路面强度指数、路面状况指数和路面平整度指标进行了建模和预测.利用实际路面检测数据进行模型的检验和修正,并与传统的回归分析模型进行对比.结果表明,对于公路路面这种比较离散的技术状况评价指标值,采用灰色预测方法精度有较大的提高,能够满足路面使用性能预测的要求.     

沥青路面使用性能评价模型与性能评价案例分析

为了客观准确了解沥青路面的实际使用性能,以便及时进行沥青路面管理与维修养护,依据检测数据对沥青路面进行了使用性能评价研究,即将主成分分析法与层次分析法相结合,建立了基于主成分-层次分析法的评价模型,并进行了评价案例分析。本研究以荣乌高速保定段2016~2019年的路面定检数据为基础,首先用主成分分析法对性能指标归类和预处理后的检测数据进行主成分提取,建立判断矩阵,再用层次分析法对各指标赋予权重系数,得到上下行路面的使用性能评价模型。选用荣乌高速检测数据进行了模型验证,并与现行《公路技术状况评定标准》评价结果相比较,评价等级高于《标准》的路段样本比例约为0.34%,低于《标准》的比例约为6.83%。本研究的评价结果更能够反映路面的实际衰变特性。     

基于支撑矢量机的路面破损识别

针对路面破损自动识别技术中的路面裂缝分类问题,提出了基于支撑矢量机(SVM)的路面破损裂缝分类方法,对于训练样本数很少的5种裂缝,建立了相应的支撑矢量机分类器算法,并分别构造了对应的分类器,根据最优分类面原则来获取最佳参数,确定出裂缝类型,从而实现对路面裂缝的正确分类。试验表明:4种破损路面的正确识别率均得到显著提高。     

开挖路面结构修复三维有限元分析

运用通用有限元程序ANSYS，构建了开挖路面结构修复分析三维有限元模型．通过分析，明确了修复的病害机理以及城市道路路面开挖传统原结构修复技术的缺陷．基于变形控制的敏感性分析，讨论了修复区域回填土路基与基层模量、接触面摩阻力及修复方式等因素对路表弯沉的影响．结果表明，提高修复区域回填土路基模量、适当向两侧开挖台阶是保证开挖路面修复后使用性能的有效措施．     

权函数支持域尺寸和场节点间距对移动最小二乘法拟合精度的影响

移动最小二乘法作为一种拟合插值方法,当其基函数采用非正交基时,移动最小二乘法中采样点支持域尺寸、节点间距大小将影响到力矩矩阵的可逆性.力矩矩阵可逆是移动最小二乘法拟合成功的必要条件.因此如何合理地选取节点间距及采样点支持域尺寸以确保力矩矩阵可逆,成为移动最小二乘法应用过程中的一个重要环节.其值的选取也是移动最小二乘法主要误差来源之一.理论上,至今仍无法推导出采样点支持域尺寸及节点间距最优取值.实践中,可通过拟合实验寻找支持域尺寸、节点间距的变化规律,给出具有建议性的取值范围.本文在节点均匀分布的情况下,对其变化规律进行研究并提出了可以保证插值精度的支持域尺寸、节点间距的建议取值.